基于非均匀压力分布形式的预应力摩阻损失计算

预应力孔道摩阻损失系数的准确估计不仅会影响结构的正常使用功能及耐久性,甚至还会影响结构的安全。目前一些学者认为现行规范中摩阻损失的计算公式没有考虑弹性理论下的非均匀压力问题,存在不足。文章为证明现行规范的适用性,同样采用二种工程中常用的非均匀压力分布形式,分别推导出各自的摩阻损失计算公式,并与现行规范公式进行对比分析。研究表明不同的压力函数假设值与规范值差异结果不明显。规范公式相对更加简洁、实用。

压接式IGBT组件的压力均匀性仿真分析

针对压力不均会导致压接式IGBT模块不同区域的接触电阻和接触热阻不同,进而导致芯片局部温度过高和使用寿命降低等问题,本论文采用有限元方法建立压接式IGBT组件在接触条件下的有限元模型,对比分析实际结构与理想条件的接触压强,并提出改进方案。结果表明:原始方案的中心区域芯片接触压强可达44.96MPa,是理想条件接触压强的1.98倍,压力分布不均问题可以从均匀化轴向载荷和增加散热器四周刚度两个方向解决;加工散热器拱度的改进方案可以降低中心区域芯片的接触压强,但四周的芯片总是承受较大的轴向载荷;增加散热器厚度的改进方案可使四周的芯片保持接触,但会增加散热器的重量与热阻;增加支撑环的改进方案可使芯片接触压强降低44%,达到与理想条件接近的受力状态。利用接触压强的仿真分析方法可为压接式IGBT组件结构优化设计提供依据。

水利阀门密封结构非均匀承压极限检测仿真

由于水体流动具有较强的动态性,当前与前一时刻的流场信息会发生较大变化,因此防水阀门的承压波动性较为明显,其极限的检测具有较大难度。为此,提出一种水利防水阀门密封结构非均匀承压极限检测方法。根据水体当前与前一时刻的流场信息,判定承压波动程度,自适应生成密封结构的非均匀承压网格。基于此,基于光纤光栅传感技术设计双梁菱形检测基体,优化方法的抗温度干扰性能。通过卡扣连接成紧贴阀门密封结构的承压极限检测模型,检测非均匀网格对应的承压极限。实验结果验证了所提方法的能够成功、稳定地检测出各网格的承压极限值,最大误差绝对值不到0.2MPa。

非均匀接触压力分布条件下预应力摩阻损失研究

为探究桥梁预应力锚索在非均匀接触压力分布条件下的预应力摩阻损失情况,本文特以理论分析为依据,探讨了在非均匀接触压力条件下的预应力摩阻损失理论解析式,分别以弯曲角度和摩擦系数为自变量,结合数值模拟和工程实测数据对比分析。研究结果表明:1)预应力孔道弯曲角度越大,考虑非均匀接触压力的预应力摩阻损失增长速率越快,预应力束弯曲角度较小时,数值模拟结果更接近传统解析结果,弯曲角度较大时,模拟结果更接近考虑非均匀接触压力下的解析值;2)摩擦系数与预应力摩阻损失呈正相关,预应力弯曲角度较大时,考虑非均匀接触压力的解析式中,摩擦系数对摩阻损失的影响与有限元计算结果更为相近;3)工程实测数据结果显示,小角度弯曲钢束摩阻损失占总损失约52%,当钢束弯曲角度较大时,摩阻损失占据了所有损失的90%以上。本文研究结果可为桥梁工程中后张预应力技术的应用提供一定的借鉴与参考。

采用均匀压力线圈的铝合金曲面零件电磁校形

回弹是铝合金板料成形工艺中不可避免的问题之一,直接影响到铝合金零件的成形精度。根据铝合金曲面零件的形状特征,采用具有3D随形结构的均匀压力线圈进行电磁校形,运用全过程多物理场耦合数值模拟方法分析铝合金曲面零件的应力状态与分布均匀性的演变过程,以揭示采用均匀压力线圈的铝合金曲面零件电磁校形机理。研究结果表明:冲压成形曲面零件在厚度方向上应力分布不均匀,外层受拉应力、内层受压应力,卸载后零件回弹严重;采用均匀压力线圈对冲压预成形零件施加整体近均匀分布的脉冲磁压力,曲面零件应力分布更均匀,内、外层均受拉应力,卸载后零件回弹大大减小,零件成形精度大幅提高。

不均匀侧压力下预制钢筋混凝土井壁的结构设计与分析

在均匀侧压力作用下井壁截面内任意点都处于三向或多向受压状态,不会出现拉应力,而在不均匀侧压力下,井壁则会产生拉应力,以某矿风井累深121m井壁在不均匀侧压力作用的结构设计为例,介绍井壁的内力计算与分析。有限元分析结果表明:在井壁模型的0°边界外缘和90°边界内缘的混凝土环向应力最小,0°边界内缘和90°边界外缘的混凝土环向应力最大,需通过提高混凝土强度或者增加井壁厚度来满足工程施工和力学要求。

非均匀孔隙压力场导向水压裂纹扩展机制

为揭示非均匀孔隙压力场对水压裂纹扩展的影响,采用多孔弹性力学、断裂力学、渗流力学和热弹性力学理论,建立了考虑孔隙压力的水压裂纹尖端应力强度因子计算模型,并采用室内实验和RFPA2DFlow数值模拟软件进一步分析了非均匀孔隙压力场对水压裂缝扩展的导向机制.研究结果表明:孔隙压力场的存在可以增大水压裂纹尖端的应力强度因子,从而诱导水压裂缝沿高孔隙压力方向扩展;同时,水压裂纹尖端的应力强度因子会随着孔隙压力增大而增大,孔隙压力越大,裂纹的偏转幅度也会越大.

不均匀侧压力对井筒受力的影响分析

立井井筒所受的水平侧压力沿井筒周边分布的不均匀性导致井筒井壁可能出现拉应力,这对混凝土井壁来说是很不利的,因而有必要求解分析井筒的受力状况。论文通过对井筒的弹性分析,判断不均匀受压下井壁的受压受拉状态,推导了井壁刚好不出现拉应力时井壁厚度的计算公式。

RYJ-II型热压成形设备实现压力均匀性的调平装置

针对热压成形设备中由于上下两热压面之间的不平行而引起的压力不均匀,设计了一种精密调平装置。对精密调平装置的设计原理、结构、调平方法和调平过程做了详细的讨论,最后通过实验验证精密调平装置能够准确的调节下热压面的姿态,使两个热压面的平行度达到10μm,实现热压过程中的压力均匀。

一种以压力一维均匀分布为特征的长条形对顶压砧

针对圆形端面平面对顶压砧装置中压力梯度大的问题,本文设计了一种长条形端面的平面对顶压砧,相应的封垫也改为长条形.原理分析表明:这种压砧可在沿长条形中心线的狭长区域内产生均匀分布的高压力.本文采用长20 mm宽5 mm长条形端面的硬质合金压砧配合叶腊石封垫进行压力标定,实验结果显示:这种装置可产生10 GPa以上的高压,在长条形中心线上至少12 mm长度范围内的不同位置上产生的压力基本一致,在2.55 GPa压力时测量偏差小于2.0%,在7.7 GPa时测量偏差小于3.6%.这种特点很有利于对细长样品进行精确的高压物性测量.

考虑浆液自重的均匀注浆压力引起地表变形

目前关于同步注浆压力对地层变形的研究大都将其视为均布径向压力,为了能够更加准确地预测注浆压力对土体变形,在考虑浆液重力的条件下,以浆液流体为研究对象,分析均匀注浆压力对地表的变形。考虑重力的注浆压力分布形式为半无限体柱形孔扩张,基于弹性叠加原理,利用镜像法和Mindlin解,通过坐标变换,推导出考虑重力的均匀注浆压力引起地表最大隆起位移的解析式,通过数值模拟对工程实例进行分析并与已有的解析式对比,验证解析式的合理性。

加权平均厚度法计算变厚度钢壳体在均匀外部压力作用下的屈曲应力

不均匀厚度钢圆柱壳体在工程实践中有着广泛的应用,例如工程中垂直安放的各种筒仓结构,高耸钢烟囱结构等.整个壳体结构由若干均匀厚度的短圆柱钢板拼接而成,由于结构下部的应力通常远大于上部,整个结构的壁厚从上部到下部呈阶梯式变化.这种结构在空置或部分空置时,在外部压力的作用下易发生屈曲破坏.由于结构复杂的厚度变化形式,屈曲模态可能有多种形式,如何准确的判断壳体的临界屈曲模态是设计此类结构时的一个难题.一种新的设计方法"加权平均厚度方法"由作者提出,首先简单介绍了这种方法的理论推导过程,进而利用实例阐述了如何利用这种方法对不同厚度改变形式的圆柱壳体的临界屈曲应力进行快速准确的评估.利用有限单元法对加权平均厚度法所得结果进行了验证,结果表明加权平均厚度法相比有限元精确结果略微保守,误差在6%以内.

均布压力作用下圆弧双铰拱对称和反对称失稳的折迭突变和尖点突变模型

建立了径向均布压力作用下圆弧双铰拱正对称失稳和反对称失稳的折迭和尖点突变模型，模型可以很好地描述这两个失稳过程的各种性态，求解拱失稳时的临界荷载，给出拱屈曲后路径与荷载的初步关系。

不均匀压下面内弯曲成形过程的有限元模拟研究

金属板带不均匀压下面内弯曲成形 ,能够发展成为一种利用材料塑性变形不均匀、可充分挖掘材料成形潜力的先进塑性加工方法。然而 ,这方面的研究还不深入 ,在国内尚属开创性工作。对锥辊实现的这一成形过程 ,建立了刚塑性有限元模型 ,对模拟中需要解决的关键问题提出了算法或处理技术 ;在此基础上 ,开发了相应的模拟系统并用试验验证了其可靠性。结果表明 ,所开发的模拟系统可靠 。

非均匀受压圆孔矩形薄板屈曲性能与有效宽度计算方法

采用有限元软件ABAQUS建立了非均匀压力作用下圆孔薄板分析模型,分析了板件长宽比、宽厚比、开孔尺寸、开孔间距等参数对开孔板件屈曲性能、稳定系数和极限承载力的影响。弹性屈曲分析表明板件长宽比、宽厚比对开孔板件屈曲系数影响较小;当孔距满足一定限值时,孔距对板件屈曲系数影响较小;随着开孔尺寸增加板件从包含开孔部分的整体局部屈曲转变为孔侧板件的局部屈曲。随后基于有限元和有限条程序分析给出不均匀压力作用下圆孔薄板屈曲系数k建议计算公式。板件极限承载力分析表明当开孔尺寸较小时,其对板件极限承载力影响较小,但随着开孔尺寸增加,板件承载力明显降低。最后,通过板件极限承载力分析表明基于建议弹性屈曲系数k的有效宽度法可用于非均匀压力作用下圆孔薄板极限承载力计算。

光纤Bragg光栅横向均匀受压传感系统中的遗传算法分析方法

基于遗传算法的基本原理和光纤Bragg光栅横向均匀受压的理论,对准静态光纤光栅横向均匀受压传感系统提出了一种遗传算法分析方法,建立了相关的数学模型,确立了与遗传算法相对应的目标函数,研究了种群长度、进化代数、交叉率、变异率选值对算法影响,给出了遗传算法的优化参数组合.同时,构建了相应的实验系统,完成了相关的仿真与实验,仿真和实验结果表明,将所提出的分析方法应用于准静态光纤光栅横向均匀受压传感系统中,其精度可达到0.91%.

非均匀载荷作用下套管弹塑性变形分析

油气套管变形是油气开采生产过程中常见的一种损坏方式。在油气开采过程中,套管一般承受着较大的外界压力,当外界压力超过油气管本身的抗外挤强度时,套管就会被挤毁破坏,严重时造成油气井报废。研究认为套管在非均匀压力的抗外挤强度时大大低于均匀压力下的外挤强度。假定套管为弹塑性材料,对套管施加连续性的加载。在实验中测得套管在非均匀压力环境下不同压力下的应变数据,根据数学公式得出套管所测点所受的实际等效压力。用测点的等效压力和时间拟合曲线,得出C110套管在非均匀外力作用下的实际弹塑性材料性能。

高大平房仓散装粮粮堆底部压力的离散元模拟

对高大平房仓模型仓散装粮粮堆底部压力进行PFC离散元模拟,并与试验结果、规范值进行对比,研究了粮堆底部包括竖向压力、水平压力和竖向摩擦应力等在内的底部压力的分布规律,研究了粮堆底部竖向压力与粮堆堆积高度之间的关系。结果表明:离散元软件PFC(3D)能够很好地模拟粮堆底部压力的非均匀性;当粮堆堆积高度较低时,底部竖向压力较小且较为均匀,随着堆积高度的增加,底部竖向压力逐渐增大并出现非均匀现象;粮堆底部任意一点压力与仓壁摩擦应力、粮堆内部摩擦应力以及该点到两侧仓壁(两侧仓壁垂直相交)的水平距离有关;底部竖向压力的不均匀程度随着粮堆高度的增加而增大;粮堆底部各点,其竖向压力随粮堆高度的变化率不同,竖向压力与粮堆高度之间的关系在堆积高度较高时呈非线性,竖向压力随粮堆高度缓慢增加。

非均匀水平应力场中井壁结构的优化设计研究

为了寻求非均匀水平应力场中井壁的合理结构,克服传统等厚井壁在非均匀水平应力场中因应力分布不均而造成井筒结构局部挤压过度而发生破坏,本文用内壁为圆、外壁为椭圆的井壁结构代替原来的等厚井壁,利用有限元数值计算软件,对井壁结构的受力和变形进行数值模拟分析,运用有限元软件的优化设计模块,对特定条件下非均匀水平应力场中井壁的断面形状进行了优化设计研究.研究结果表明:非均匀水平应力场中,等厚度的圆形井筒内壁应力分布并非均匀,不利于井筒稳定性的保持;采用外壁为椭圆形,内壁为圆形的井壁结构,可实现井壁中应力分布状态基本均匀的效果;在外壁从圆形向椭圆形过渡中存在一个最优点,偏离最优点两端越远应力分布越不均匀,这个最优点就是井壁应力分布状态最均匀的状态点,此时井壁的变形、应力分布比较合理,对井筒的稳定性非常有利.

黏性介质压力成形技术研究进展

黏性介质压力成形技术采用半固态、可流动、具有一定粘度的高分子聚合物作为传力介质,近年来已被应用于解决航空、航天等领域中难变形复杂形状零件的成形制造问题。黏性介质作为一种应变速率敏感性材料,能够在成形过程中自适应于板材的变形状态,其独特的力学性能有利于提高零件的尺寸精度、优化壁厚分布、克服局部失稳。针对黏性介质提供的黏性附着力提高板材成形性的机理、黏性介质压力成形过程中非均匀压力场的梯度分布特征和板材与体积变形的有限元法和无网格法的耦合算法等方面对黏性介质压力成形技术的研究进展进行了综述。